航空重力地形改正研究及其算法改进

论文摘要

航空重力勘探与常规地面重力勘探相比具有简便、经济和快速的优势。同其它地球物理勘探得到的数据一样,需要对测得数据进行各项处理才能得到真正反映地下密度分布的重力异常,为今后航空数据的反演和解释打下基础。航空重力地形校正是获得航空布格重力异常的一个重要环节,是航空重力勘探数据处理中的重点和难点问题。因此,对航空重力地形改正方法的研究具有重要意义。本论文首先研究了航空重力地形改正与常规地面地形改正的区别与联系,在地面地改方法基础上对航空重力地改公式进行了详细的推导,利用Fortran语言对其计算方法编程实现,并利用C#语言编写界面,使航空重力地改处理更加直观便捷。为了验证该方法的校正效果,本文设计了多组模型进行试验包括真实的复杂地形模型和其它数学函数高程的地形模型。将通过程序计算进行地形校正得到的结果和理论值进行对比,研究了地形校正的精确度和最大地改半径之间的紧密联系,地改半径越大,所得到的地形校正结果越精确。在此研究基础上,进一步研究了航空重力地形校正的精度要求和最大半径的选择。按照国家行业规定,在最大地改半径以外地形影响绝对值小于0.20mGal的情况下可以达到精度要求。文中通过分析了地形高程和地形距离这两个因素对测点重力异常的影响,并得到不同最大地改半径外不同高程的地形对测点的影响。按照精度要求,可以在不同情况下对最大半径进行选择。由于最大地改半径范围内的地形范围通常很大,地形单元又需要密集的采样才能精确模拟地形,所以参与地改计算的数据量很大,耗费大量得时间和资源,需要更快速的地改计算方法。本文将自适应四叉树法应用到航空重力地形改正中,对地形网格距离和高程进行综合考虑,实现了对地形剖分的最佳分辨率,既可以保证计算精度,又能提高运算速度。通过模型计算结果的分析可以看出,该方法达到了要求精度,并且本模型中的计算量只有原来的7.6%,该方法是切实可行的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 研究背景及现状
• 1.1.1 航空重力测量发展简史
• 1.1.2 重力测量的地形改正
• 1.2 研究内容
• 1.3 研究成果
• 第2章 航空重力地形改正原理及公式
• 2.1 重力地形改正基本理论概述
• 2.2 地形剖分模型的建立
• 2.3 航空重力测量地形改正公式推导
• 第3章 航空重力地改编程实现
• 3.1 程序说明
• 3.2 模型验证
• 3.2.1 模型1 真实地形上航重数据的地形校正
• 3.2.2 模型2 不同地改半径下的校正结果
• 第4章 航空地改精度要求及最大半径选择
• 4.1 造成航空地形校正的误差的原因及精度要求
• 4.2 试验说明及模型
• 4.2.1 试验1 正四棱柱的重力异常随高度的变化
• 4.2.2 试验2 正四棱柱的重力异常随距离的变化
• 4.2.3 试验3 固定宽度圆环的重力异常随距离的变化
• 4.2.4 试验4 地改半径之外地形的重力影星
• 第5章 地形校正的快速计算方法
• 5.1 改进地形剖分分辨率的方法简介
• 5.2 自适应四叉树方法编程实现
• 5.3 模型试验
• 5.3.1 模型 1 几种航重地改方法的对比
• 5.3.2 模型 2 全工区测点四叉树法航空重力地改试验
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献